(57)【要約】装置（Ｂ）は、上部及び下部ハウジング（１２，１０）に対する環状部材（３６）の回転を制御する。下部ハウジング（１０）は、半径方向に延び、円筒部（１１２）において終端をなすディスク（１１０）を有している。円筒部（１１２）は、周方向に離間したスリット（２１２）を有している。くさび（１６）は、円筒部（１１２）と当接し、軸方向に移動可能なピストン（１４）により、第１の位置と第２の位置との間に亘って半径方向に移動可能である。くさびは、角度面（３４０）を有し、当該角度面は、複数のボール（１８）を介してピストン（１４）の角度面（５２０）と相互に作用する。ディスク（１１０）及び円筒部（１１２）は、円筒部（１１２）の環状部材（３６）に対する係合及び非係合を許容するように、十分な材料強度を有する材料から単一の構成要素として構成されている。くさび（１６）は、ディスク（１１０）の軸方向面（２５０）と上部ハウジング（１６）のガイドフランジ（４５０）との間に亘ってスライド可能である。
2019529834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部ハウジングと、環状部材と、くさびと、を組み合わせとして備え、
前記下部ハウジングは、半径方向に延び、円筒部において終端をなすディスクを有し、
前記円筒部は、前記ディスクから軸方向に一体的に延びており、前記円筒部は、半径方向外側に位置する円筒形の摩擦面と、半径方向内側の内径と、を有し、
周方向に離間したスリットが、前記円筒部の前記摩擦面と前記内径との間に亘って半径方向に延びているとともに、前記ディスクに向けて半径方向に延びており、
前記環状部材は、内側の摩擦表面を有し、前記環状部材は、前記下部ハウジングに対して回転可能であり、
前記くさびは、前記円筒部の前記内径に当接するとともに、前記円筒部が前記環状部材から半径方向に離間している第１の位置及び前記円筒部を偏向させるとともに前記摩擦面及び前記摩擦表面を互いに係合させる第２の位置から移動可能であり、
前記ディスク及び前記円筒部は、偏向を許容して前記摩擦面を前記摩擦表面と係合させるように、十分な材料強度及び歩留まりを有する同一の材料から単一の固定された構成要素として形成され、前記くさびが前記第２の位置にあるときに、前記下部ハウジングに対して回転しないように前記環状部材を保持し、前記くさびが前記第１の位置にあるときに、前記環状部材に対して非係合状態となるように前記円筒部を戻す、ことを特徴とする回転制御装置。
【請求項２】
前記下部ハウジングに固定された固定要素と、
第１のレース及び第２のレースを有する軸受と、
を組み合わせとしてさらに備え、
前記第１のレースは、前記固定要素と、前記円筒部の半径方向内側の前記ディスクとの間に配置され、前記第２のレースは、前記環状部材に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記下部ハウジングに接続された上部ハウジングと、
前記上部ハウジングと前記環状部材との間に延在する回転シールと、
を組み合わせとしてさらに備え、
前記くさびは、前記上部ハウジングと前記下部ハウジングとの間に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記上部ハウジングの軸方向ガイドフランジから軸方向に延びる位置決めピンを組み合わせとしてさらに備え、
前記くさびは、前記位置決めピンをスライド可能に受ける半径方向に延びるスロットを有し、
前記くさびは、スライド可能に前記ディスクの軸方向面及び前記上部ハウジングの前記軸方向ガイドフランジに当接する、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記くさびは、周方向に離間した複数の部品から形成され、
前記半径方向に延びるスロットは、前記周方向に離間した複数の部品間に設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
第１のレースは、前記ディスクの軸方向面と当接し、
前記ディスクは、半径方向内側部分を有し、当該半径方向内側部分は、前記ディスクの前記軸方向面と前記ディスクの前記軸方向面との間に第１の軸方向厚さを有し、
前記ディスクは、前記半径方向内側部分と前記円筒部との間に半径方向外側部分を有し、
前記半径方向外側部分は、前記第１の軸方向厚さより小さく、前記摩擦面と係合するように前記円筒部の偏向を許容するのに十分な第２の軸方向厚さを有している、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
【請求項７】
前記下部ハウジング及び前記くさびに対して軸方向に移動可能なアクチュエータを組み合わせとしてさらに備え、
前記アクチュエータは、前記軸方向に平行でない作動面を有し、
前記円筒部の反対側に位置する前記くさびの端部は、前記軸方向に平行でない角度面を有し、
前記角度面は、前記アクチュエータの軸方向の移動とともに前記くさびを半径方向に移動させるために前記アクチュエータ面と相互に作用する、ことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記下部ハウジングと前記アクチュエータとの間に配設された圧縮ばねを組み合わせとしてさらに備え、
前記アクチュエータは、前記上部ハウジングと前記圧縮ばねとの間に位置し、
前記上部ハウジング、前記軸方向ガイドフランジ及び前記アクチュエータにより圧力チャンバが画定され、前記圧力チャンバは、前記上部ハウジング、前記軸方向ガイドフランジ及び前記アクチュエータの間に設けられている、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記上部ハウジングは、ガイドシャフトを有し、当該ガイドシャフト内に同心円状の中央穴が設けられており、
さらに前記圧力チャンバは前記ガイドシャフトによって画定され、
前記下部ハウジングは、前記ガイドシャフトに接続された中央ハブを有している、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記下部ハウジングは、前記中央ハブから一体的に軸方向に延びているリングを有し、
前記ディスクは、前記リングから一体的に延びており、
前記中央ハブは、第１の軸方向面と、前記リングと前記第１の軸方向面との間に配置された肩部と、を有し、
固定要素は、第１の軸方向延長脚部と、前記第１の軸方向延長脚部の半径方向外側に延びている第２の脚部と、を有して、Ｌ字形の断面形状をなしており、
前記第２の脚部の反対側に位置する前記第１の軸方向延長脚部の端部は、前記肩部と当接し、
第１のレースは、前記固定要素の前記第１及び第２の脚部、前記リング並びに前記ディスクに当接し、
前記圧縮ばねは、前記中央ハブに設けられた軸方向に延びるばねポケットに収容され、
位置決めピンは、前記中央ハブから軸方向に延び、前記アクチュエータの軸方向に延びるスライド孔にスライド可能に受容される、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータと前記くさびとの間の力の伝達時に摩擦を低減させるように、前記角度面及び前記アクチュエータ面に沿って転動する複数のボールを組み合わせとしてさらに備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、軸方向に延在した部分と、当該部分から半径方向に延び、自由端において終端をなす環状部と、を有し、
前記自由端は、スライド可能に前記軸方向ガイドフランジに受容され、
前記軸方向に延在した部分は、環状であり、前記ガイドシャフトと前記リングとの間にスライド可能に受容され、
前記環状部の軸方向下方に延びる面にストッパが形成され、前記ストッパは、前記ディスクに向けて軸方向に延び、前記作動面及び前記角度面に対して複数のボールの位置合わせを行う、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記下部ハウジング及び前記くさびに対して軸方向に移動可能なアクチュエータを組み合わせとしてさらに備え、
前記アクチュエータは、前記軸方向に平行でない作動面を有し、
前記円筒部の反対側に位置する前記くさびの端部は、前記軸方向に平行でない角度面を有し、
前記角度面は、前記アクチュエータの軸方向の移動とともに前記くさびを半径方向に移動させるために前記アクチュエータ面と相互に作用する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記下部ハウジングに接続され、軸方向ガイドフランジを有する上部ハウジングと、
前記下部ハウジングと前記アクチュエータとの間に配設された圧縮ばねと、
を組み合わせとしてさらに備え、
前記くさびは、前記上部ハウジングと前記下部ハウジングとの間に配置され、
前記くさびは、スライド可能に前記ディスクの軸方向面及び前記上部ハウジングの前記軸方向ガイドフランジに当接し、
前記アクチュエータは、前記上部ハウジングと前記圧縮ばねとの間に位置し、
前記上部ハウジング、前記軸方向ガイドフランジ及び前記アクチュエータにより圧力チャンバが画定され、前記圧力チャンバは、前記上部ハウジング、前記軸方向ガイドフランジ及び前記アクチュエータの間に設けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記上部ハウジングの前記軸方向ガイドフランジから軸方向に延びている位置決めピンを組み合わせとしてさらに備え、
前記くさびは、前記位置決めピンをスライド可能に受けるため半径方向に延びるスロットを有する、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記くさびは、周方向に離間した複数の部品から形成され、
前記半径方向に延びるスロットは、前記周方向に離間した複数の部品間に設けられている、ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記上部ハウジングは、ガイドシャフトを有し、当該ガイドシャフト内に同心円状の中央穴が設けられており、
さらに圧力チャンバは前記ガイドシャフトによって画定され、
前記下部ハウジングは、前記ガイドシャフトに接続されている中央ハブを有している、ことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記下部ハウジングは、前記中央ハブから一体的に軸方向に延びているリングを有し、
前記ディスクは、前記リングから一体的に延びており、
前記中央ハブは、第１の軸方向面と、前記リングと前記第１の軸方向面との間に位置する肩部と、を有し、
固定要素は、Ｌ字形の断面形状を有し、かつ、第１の軸方向延長脚部と、前記第１の軸方向延長脚部の半径方向外側に延びている第２の脚部と、を有し、
前記第２の脚部の反対側に位置する前記第１の軸方向延長脚部の端部は、前記肩部と当接し、
第１のレースは、前記固定要素の前記第１及び第２の脚部、前記リング並びに前記ディスクと当接し、
前記圧縮ばねは、前記中央ハブに設けられた軸方向に延びるばねポケットに受容され、
位置決めピンは、前記中央ハブから軸方向に延び、前記アクチュエータの軸方向に延びるスライド孔にスライド可能に受容される、ことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記アクチュエータと前記くさびとの間の力の伝達時に摩擦を低減させるように、前記角度面及び前記アクチュエータ面に沿って転動する複数のボールを組み合わせとしてさらに備える、ことを特徴とする請求項１３〜１８のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
動作制御装置、特に回転動作制御装置、及び、具体的には、ゼロバックラッシュのモジュール式デフォルト時ロックブレーキ／ロック装置（modular zero backlash default to lock brake/locking apparatus）について図示、説明する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
動作制御の分野において、バックラッシュがなく（ゼロバックラッシュ）、かつロックイン機能がデフォルトとなっている、回転システムのロック及び／又は制動を提供する動作制御装置が継続的に要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
動作制御装置の分野における上記の要求及び他の問題は、ゼロバックラッシュのモジュール式デフォルト時ロックブレーキ／ロック装置を提供することによって解消する。具体的には、回転制御装置において、くさびは、円筒部の半径方向内径に当接し、第１の位置と、第１の位置の半径方向外側にある第２の位置との間に亘って移動可能である。円筒部は、半径方向に延びているディスクの終端部から一体的に軸方向に延びている。半径方向に延びかつ周方向に離間しているスリットは、円筒部の半径方向外側に位置する円筒形をなす摩擦面と、半径方向内側の内径との間に亘って半径方向に延びており、かつディスクに向けて半径方向に延びている。環状部材は、円筒部の摩擦面の半径方向外側に位置し当該面に対して回転可能な内側摩擦表面を有している。ディスク及び円筒部は、円筒部の偏向を許容するように十分な材料強度及び歩留まりを有する同一の材料から単一の固定された構成要素として形成され、くさびが第２の位置にあるときに、摩擦面と係合して円筒部に対して回転しないように環状部材を保持し、くさびが第１の位置にあるときに、環状部材と非係合となるように円筒部を戻す。
【０００４】
図示の態様において、ピストンの形態をなすアクチュエータは、くさびに対して軸方向に移動可能であり、軸方向に対して平行でない作動面を有している。円筒部に対向するくさびの端部は、軸方向に対して平行でない角度面を有し、当該角度面は、アクチュエータの軸方向の移動とともにくさびを半径方向に移動させるように作動面と相互に作用する。摩擦を低減させるため、角度面と作動面との間に複数のボールが配設されている。
【０００５】
さらに図示の態様において、くさびは、ディスクの軸方向面及び上部ハウジングのガイドフランジとスライド可能に当接する。位置決めピンは、くさびを形成する周方向に離間した複数の部品の間に位置する半径方向に延びるスロット内へと軸方向ガイドフランジから軸方向に延びている。回転シールは、上部ハウジングと環状部材との間に亘って延びている。アクチュエータは、半径方向に延びる環状部を有しており、この環状部は、圧力チャンバを画定するように、軸方向ガイドフランジと密封係合している。圧縮ばねは、アクチュエータと、円筒部及びディスクを有する下部ハウジングとの間に配置されている。環状部材は、軸受により下部ハウジングに対して回転可能である。軸受は、下部ハウジングに固定された静止要素により挟持されている。
【０００６】
新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
さらに、ゼロバックラッシュを達成する（バックラッシュをなくす）ために１つの部材における新規な特徴を利用する新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
さらに、戻り機構用のばねとして材料強度又は歩留まりを利用した１つの部材における新規の特徴を利用する新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
さらに、動力損失時においてロックすることがデフォルトである新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
さらに、係合時に最小の軸方向力を加える新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【００１１】
さらに、回転部材において装置が自己中心合わせを行い、最大トルクを保証するように、半径方向の適合性を有する新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【００１２】
さらに、トルク振幅、サイズ及び用途を変更するためモジュール化された新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【００１３】
さらに、機械的な係合、空気圧による係合又は液圧による係合を介してロックすることがデフォルトであるモジュール式の係合方法を有する新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【００１４】
さらに、動作環境から完全にシールされる新規の回転動作制御装置を提供することを目的としている。
【００１５】
図示した実施例は、図面を用いた詳細な説明により明らかになる。
【００１６】
以下の図面を参照して、図示した実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】非係合状態にある回転制御装置の断面図。
【図２】図１に示した回転制御装置の分解斜視図。
【図３】図１に示した、係合状態にある回転制御装置の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
全ての図面は、基本的な教示を容易に説明するためのものである。例示的な実施例を構成する部品の数、位置、関係及び寸法に関する図面の拡張については、以下に説明するか、あるいは、当業者であれば、以下の記載を読み理解した後に理解されるであろう。さらに、特定の力、重量、強度及び同様の条件に適合する正確な寸法及び寸法比率についても、当業者であれば、以下の説明を読み理解した後に理解されるであろう。
【００１９】
図面において、同一の符号は、同一又は同様の部品を示している。さらに、用語「上部」、「下部」、「第１の」、「第２の」、「前方」、「後方」、「反対」、「前」、「後」、「高さ」、「幅」、「長さ」、「端部」、「側部」、「水平方向」、「垂直方向」及び同様の用語を本明細書において使用している場合、これらの用語は、図面を見る者に明らかであるように図面に示した構造のみを示すものであり、例示的な実施例の説明を容易にするために使用されることを理解されたい。
【００２０】
回転運動を停止させるブレーキの形態として、符号Ｂを付して動作制御装置を図示している。図１に示すように、通常、ブレーキＢは、ブレーキＢの内部構成を受容する下部ハウジング１０及び上部ハウジング１２を有している。下部ハウジング１０及び上部ハウジング１２の一形態を示しているが、これらの構成要素のサイズや形状は、用途に応じて変更され得る。当業者であれば、下部ハウジング１０及び上部ハウジング１２が制動力及び応力下で寸法安定性を維持することができる任意の適切な材料から構成され得ることを理解されるであろう。
【００２１】
下部ハウジング１０は、バックラッシュのないゼロバックラッシュの作動を可能にする機能を有している。通常、下部ハウジング１０は、中央ハブ１００を有し、中央ハブ１００は、互いに軸方向及び半径方向に離間した第１の軸方向面１０２及び第２の軸方向面１０４を有している。リング１０６は、第２の軸方向面１０４と軸方向に連続しているが、第１の軸方向面１０２から離間している。環状の肩部１０８は、リング１０６と第１の軸方向面１０２との間に位置している。
【００２２】
下部ハウジング１０は、下部ハウジング１０のタップ穴１６０に挿入されたねじ４４により静止要素４２に固定されており、軸受４０を収容している。具体的には、静止要素４２は、第１の軸方向延長脚部と、第２の径方向延長脚部と、を備えており、Ｌ字形の断面をなしている。第１の軸方向延長脚部は肩部１０８に当接し、この脚部をねじ４４が貫通している。軸受４０の第１のレースは、第２の径方向延長脚部と第２の軸方向面１０４との間に配置されており、リング１０６に当接している。
【００２３】
下部ハウジング１０は、摩擦面２１０から回転部材３６に対する垂直方向の力を偏向させて加えることによって摩擦表面としても機能する。回転部材３６は、環状をなしており、下部ハウジング１０及び静止要素４２に対して回転可能に軸受４０の第２のレースに適切に固定されている。図示の形態では、下部ハウジング１０は、半径方向外側に一体的に延びているディスク１１０を有している。ディスク１１０は、一体的に軸方向に延びている円筒部１１２において終端している。周方向に離間したスリット２１２は、円筒部１１２及びディスク１１０を通って半径方向に延びている。摩擦面２１０は、円筒部１１２の半径方向外側面である。ディスク１１０は、軸受４０の第２のレースから軸方向に離間している。下部ハウジング１０により回転部材３６に加わる垂直力によって、２つの面の間に摩擦が生じる。この摩擦により、ブレーキＢの制動トルクが生じる。摩擦面２１０が静止要素４２に直接接触することにより、ブレーキＢのゼロバックラッシュが実現する。
【００２４】
圧縮ばね２０は、ピストン１４の面４８０に力を加えることによりブレーキＢを作動させる。ピストン１４は、下部ハウジング１０及びくさび１６に対して軸方向に移動可能なアクチュエータとして機能する。下部ハウジング１０は、ブレーキＢが圧縮ばね２０を具備するように、ばねポケット１９０を有している。圧縮ばね２０は、ピストン１４を作動させ、ピストン１４が軸方向に移動して、くさび角度面５２０がボール１８と係合する。ボールは、第２の軸方向面１０４の反対側に位置する第３の軸方向面２５０上を転動して、第３の軸方向面２５０上をスライド可能なくさび１６のくさび角度面３４０と係合する。角度面３４０，５２０は、ピストン１４の軸方向の移動方向に対して平行をなしていない。
【００２５】
下部ハウジング１０は、くさび１６を収容する。くさび１６の外側クランプ面３１０は、半径方向に延びており、下部ハウジング１０における円筒部１１２の内径２６０に当接し、摩擦面２１０を偏向させて回転部材３６と接触させる。当業者であれば、本発明の範囲から設計が逸脱することなく、くさび１６が、一部品からなるリングを含む、任意の数の部品から構成されてもよいことを理解されるであろう。なお、くさび１６を複数の部品に分割するか、あるいは一部品からなるリングを改良する理由は、円形部分に固有のフープ応力を減らすためであることを理解されたい。
【００２６】
くさび１６は、ブレーキＢの作動力が伝達されるくさび角度面３４０を内径に有しており、当該角度面を介してブレーキＢの作動力が伝達され、制御される。当業者であれば、くさび角度面３４０は、機械的な利点を伴う作動力を伝達するだけでなく、力の方向を変えることを理解されるであろう。当業者であれば、くさび角度面３４０を任意の角度に設定してもよいことを理解されるであろう。
【００２７】
くさび１６の移動を制限するために適切な手段が設けられている。くさび１６の面３３０は、下部ハウジング１０、より具体的には、第３の軸方向面２５０上をスライドする。くさび１６に伝達された軸方向の力は、上部ハウジング１２のガイドフランジ４５０に対するくさび１６の面３２０のスライドにより上部ハウジング１２に伝達される。これにより、軸方向の移動が出力に伝達されることが制限される。
【００２８】
くさび１６の回転防止のために適切な手段が設けられている。図示するように、くさび１６の回転防止は、１８０°離間した２つの位置決めピン２８によって行われる。２つの位置決めピン２８は、くさび１６を形成する周方向に離間した部品の間に位置するように、上部ハウジング１２の開口部４００に圧入されるとともに、くさび１６に形成された半径方向に延びるスロットにスライド可能に受容される。当業者であれば、回転防止手段を設けない場合であっても、本発明の精神又は範囲から設計が逸脱しないことを理解されるであろう。
【００２９】
ピストン１４とくさび１６との間における力の伝達の効率損失又は摩擦を減少させるために、適切な手段が設けられている。当業者であれば、ピストン１４及びくさび１６が互いに対してスライドする場合に、２つの部品間の摩擦により作動力が損失することを理解されるであろう。図示するように、ピストン１４とくさび１６との間に力を伝えるために複数のボール１８が用いられている。作動力によりピストン１４が作動したとき、上記２つの部品に沿ってボール１８が転動する。一般に、要素がスライドするよりも転動する場合に、動きに対する摩擦による抵抗が低いことが分かっている。ピストン１４及びくさび１６のくさび角度面５２０，３４０を介して力を伝達するためにボール１８の形態をなす回転要素が用いられているとき、ピストン１４とくさび１６との間の接触面（インタフェース）は転動する必要がないことを理解されたい。
【００３０】
ボール１８を非係合状態に戻すために適切な手段が設けられている。ピストン１４は、ピストン１４における同様の軸方向の位置へと全てのボール１８を戻すボール戻し機構５３０を有している。図示した形態では、ボール戻し機構５３０は、環状部１４２の下方の半径方向に延びる面に形成された段差部である。ボール戻し機構５３０は、ボール１８がくさび角度面５２０，３４０に沿った同様の位置に配置されるようにすることにより、ピストン１４の傾斜を防止する。
【００３１】
ピストン１４の回転防止のため、適切な手段が設けられている。図示するように、ピストン１４の回転防止は、位置決めピン３４により行われる。位置決めピン３４は、下部ハウジング１０の開口部２００に圧入されるとともに、ピストン１４の開口部５１０にスライドさせて挿入される。当業者であれば、ピストン１４の回転防止手段が含まれない場合であっても、当該設計が本発明の精神及び範囲から逸脱しないことを理解されるであろう。
【００３２】
ピストン１４の自己中心合わせを可能にするため、適切な手段が設けられている。上部ハウジング１２及び下部ハウジング１０にはクリアランスが設計されている。このクリアランスは、ピストン１４が回転部材３６、下部ハウジング１０、くさび１６及びボール１８により制限された空間内で自己中心合わせを行うことを可能にし、最も対称的な方法で最大の力を伝達して最大制動トルクを実現するように設計されている。ピストン１４は、上部ハウジング１２のガイドシャフト３８０によって案内され、ピストン１４の過度の傾斜が生じないようにするためのガイド穴５００を有する。下部ハウジング１０と上部ハウジング１２との同心性は、パイロット機構２３０，４３０により維持される。
【００３３】
図示するように、下部ハウジング１０の中央穴１７０は、クリアランスのために維持される。下部ハウジング１０は、他の特徴部に対して同心円状に配置された中央穴１７０を有している。また、上部ハウジング１２は他の特徴部に対して同心円状に配置された中央穴４４０を有している。
【００３４】
下部ハウジング１０及び上部ハウジング１２におけるピストン１４の両端部を流体的に密にシールするための適切な手段が設けられている。通常、ピストン１４は、軸方向に延びている環状部１４０と、ピストンの上縁部から半径方向に延びている環状部１４２と、を有する。図示するように、ピストン１４は、下部ハウジング１０及び上部ハウジング１２の双方においてチャンバをシールするＯリング２６，３０，３２用の周囲溝部４６０，４７０，４９０を有している。具体的には、溝部４６０は、環状部１４０の軸方向内側に延びている面に設けられ、Ｏリング２６は、上部ハウジング１２に設けられた軸方向に延びている面４４２と密に係合する。溝部４７０は、環状部１４０の軸方向外側に延びている面に設けられ、Ｏリング３０は、リング１０６と密に係合する。溝部４９０は、環状部１４２の軸方向外側に延びている面に設けられ、Ｏリング３２は、ガイドフランジ４５０の軸方向に延びている面と密に係合する。上部ハウジング１２及びピストン１４により、Ｏリング２６，３２の間に流体チャンバＣが画定されている。図１に示した作動方法は、圧縮ばね２０によるものであるが、ピストン１４の両側におけるチャンバをシールする能力により、作動におけるモジュール性が可能となる。
【００３５】
係合手段及び導管４２０により、流体が上部ハウジング１２とピストン１４との間のチャンバを加圧し、ばね２０を圧縮するようにピストン１４に力を加える。これにより、回転部材３６に接触しないように下部ハウジング１０が非係合状態となる。
【００３６】
ブレーキＢを周囲環境から完全にシールするための適切な手段が設けられている。Ｏリング２２，３８は、Ｏリング溝２２０，２８０に嵌合する静的なＯリングである。回転シール４６は、上部ハウジング１２と回転部材３６との間に配設され、上部ハウジング１０の外径に対して動的にシールをもたらす。当業者であれば、ブレーキＢが完全にシールされない場合であっても、当該設計が本発明の精神及び範囲から逸脱しないことを理解されるであろう。
【００３７】
上部ハウジング１２に加わる力を下部ハウジング１０に伝達させる適切な手段が設けられている。上部ハウジング１２には、ねじ２４が貫通して下部ハウジング１０にねじ留めされるようにする開口部３９０が機械加工されている。これにより、クランプ面３００，４１０が接合される。上部ハウジング１２とピストン１４との間におけるチャンバＣへの流体入力によってブレーキＢを解放する力及び上部ハウジング１２による軸方向の作動力は、下部ハウジング１０に設けられたねじ山１８０によって反作用を受ける。
【００３８】
ブレーキＢの基本構造について説明してきた。次に、動作方法について説明する。具体的には、ブレーキＢの通常動作時に、下部ハウジング１０における堅固なストッパにピストン１４を移動させるのに十分な圧力で流体が流体チャンバに供給され、これにより、下部ハウジング１０と回転部材３６とが非係合状態となる。特に、材料強度及び歩留りに起因して、円筒部１１２はくさび１６を第１の位置へと押す。下部ハウジング１０の摩擦表面が回転部材３６と非係合状態であると抵抗力が生じない。また、通常動作時には、ブレーキＢが非係合となり、限られた状況でのみブレーキＢが係合することにより、下部ハウジング１０の摩擦面２１０の摩耗が制限される。
【００３９】
緊急停止時又は動力損失状況下では、ブレーキＢが係合し回転部材３６を停止し保持する。ピストン１４を非係合位置に押しやるブレーキＢにおける流体圧力は、制御バルブ又はソレノイドによって解放される。ばね２０により加えられる力によりブレーキＢが係合状態になると、角度面３４０が角度面５２０と相互に作用して、第１の位置の半径方向外側に位置する第２の位置へとくさび１６が移動する。これにより、回転部材３６はブレーキＢに対してさらに移動しないように停止又は保持される。
【００４０】
本明細書に記載した動作制御装置は、高トルクでゼロバックラッシュのモジュール式デフォルト時ロックブレーキ／ロック装置を必要とする回転用途への付加的なモジュールとして使用してもよい。
【００４１】
静止要素４２に固定された下部ハウジング１０は、１つの構成要素におけるアセンブリハウジングと摩擦表面との組み合わせであると理解されたい。摩擦表面は、下部ハウジング１０の摩擦面２１０及び内径２６０を画定する薄肉部材であり、この薄肉部材は、くさび１６から力を加えることにより通常位置から偏向して、回転部材３６に接触して、摩擦力に変換される垂直力を加える。偏向を補助するため、ディスク１１０は、面１０４と面２５０との間に第１の軸方向厚さを有する半径方向内側部分と、半径方向内側部分と円筒部１１２との中間に位置する半径方向外側部分と、を有している。半径方向外側部分は、第１の軸方向厚さより小さいが、環状部材３６と係合するように円筒部１１２の偏向を許容するのに十分な第２の軸方向厚さを有している。摩擦表面及びアセンブリハウジングを１つの固定構成要素として下部ハウジング１０に接合することによって、ゼロバックラッシュが実現する。
【００４２】
さらに、下部ハウジング１０及びくさび１６の双方は、ばね力として円筒部１１２の材料強度又は歩留まりを利用することにより、ロック装置のための戻し機構として機能する。また、下部ハウジング１０及びくさび１６の双方は、ブレーキＢにおける半径方向の積層部分に予荷重を加えて、最大の面ストロークを実現するために用いられる。
【００４３】
さらに、ロック装置が作動すると、軸方向の力がピストン１４に加えられる。この軸方向の負荷は増大し、ピストン１４及びくさび１６のくさび角度面３４０，５２０を介して主に半径方向の負荷に変換される。相対的に小さな軸方向の力に対抗するため、くさび１６が部ハウジング１０と上部ハウジング１２との間に捕捉される。このくさび１６の捕捉により、回転部材３６に加えられる軸方向の負荷がほぼゼロになる。
【００４４】
さらに、個々の部品間を接合させる直径方向の面は、ロック装置の自己中心合わせを可能にする特定のクリアランスを有するように設計されている。クリアランスは、所定位置に固定される前にブレーキＢの自己中心合わせを可能にする、下部ハウジング１０と下部ハウジング１０に固定された静止要素４２との間の嵌合直径に対して設計されている。また、ピストン１４は、特定のクリアランスを有し、このクリアランスは、下部ハウジング１０及び上部ハウジング１２との関係における嵌合直径に対して設計されている。このクリアランスにより、ピストン１４が中心に向けて半径方向に平行移動して、機械加工工程の変動及び製品の寿命に亘る構成要素の摩耗に対応することができる。ブレーキＢの自己中心合わせの能力は、ロック装置がブレーキＢの保持トルクを最適化する直径方向に均一な圧力の適用を可能にする。
【００４５】
したがって、本明細書に開示した発明は、その精神又は一般的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化され得るため、本明細書に開示した実施例は例示的なものであり、限定的なものではない。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内における全ての変更が含まれることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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